电子心力监测法在危重患儿心功能监测中的应用

刘 雪 熊小雨 蒋坤凤 邱 维 李 静

重庆医科大学附属儿童医院1.重症医学科，2.超声科 国家儿童健康与疾病临床医学研究中心儿童发育疾病研究教育部重点实验室 儿科学重庆市重点实验室（重庆 400014）

准确、实时监测危重患儿心功能是儿童重症监护室（PICU）危重症患儿病情评估及抢救治疗的基础。近年来多种无创心功能监测手段以其操作简便、安全低廉等优点广泛应用于临床，其中最常用的是超声心动图（echocardiography，ECHO）[1-2]，但ECHO 对于检查者的技术要求高，不同技术人员的检查结果异质性高，同时超声信号易受到机械通气、肺气肿等因素干扰，而且无法进行连续监测，限制了其在临床尤其是基层的广泛开展。电子心力监测法（ICON）是利用电阻抗法进行心功能监测的新方法，目前部分成人及儿童研究已表明电阻抗法与超声结果相关性及一致性好[3-7]，但也有研究表明在儿童中二者一致性差[8-9]。本研究对危重患儿使用ICON及ECHO监测的每博量（stroke volume，SV）和心排血量（cardiac output，CO）的相关性以及一致性进行分析，以探讨ICON 在临床中替代ECHO 应用于危重患儿心功能监测的价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象

前瞻性选取2020年1月—2021年3月在重庆医科大学附属儿童医院PICU 进行治疗的年龄＜18 岁的患儿63例。排除标准：①有大量胸水且未进行胸腔闭式引流；②B 超证实心脏有严重分流；③进行高频机械通气支持治疗；④患儿无法保持仰卧位或胸部存在大量皮损；⑤患儿对电极片过敏；⑥ECHO或ICON监测信号差；⑦家属要求提前退出。

本研究获得医院伦理审查委员会的批准[No.（2021）年伦审（研）第（145）号]，并在中国临床试验注册中心进行注册（No.chiCTR 2100045788），研究对象家属均签署知情同意书，同时取得＞8岁无意识障碍患儿的口头同意。

1.2 方法

1.2.1 观察指标 对所有患儿同时使用ECHO（SonoScape Medical Corp，ST-180）和ICON（Osypka Medical GmbH，Berlin，Germany · San Diego，Calliformia，USA）分别进行心功能监测，记录SV1)和CO1)值，每例患儿记录3 组数据后取平均值。其中使用呼吸机时的测量值采用SV2)、CO2)表示，未使用呼吸机时的测量值采用SV3)、CO3)表示。

1.2.2 测量方法 ECHO：患儿取仰卧位，SV 测量采用连续多普勒超声，通过测量主动脉瓣的速度时间积分（velocity-time integral，VTI）及主动脉瓣环的面积，其中主动脉瓣环面积通过测量胸骨旁长轴切面的直径（D）进行计算，VTI 从心尖四腔切面测量，二者分别进行3次测量确定，SV=π×（）2×VTI[10]，然后通过SV及心率（HR）计算患儿的CO，CO=SV×HR。ICON：患儿取仰卧位，用75%乙醇擦拭患儿额部或左耳后、左侧颈部底部、剑突水平与左腋中线交点、腹部左腋中线或左侧大腿皮肤，将4个电极片分别贴至患儿体表，待擦拭处干燥后分别放置专用电极片（Osypka型号：XN TSN），将患儿年龄、性别、身高、体质量、血压等基本信息准确输入ICON 后，利用连续测量心动周期中胸部电阻抗的变化，分析主动脉瓣膜开放前后主动脉血流导电性的变化率，然后通过特定的公式演算[11]来测定左心室收缩间期并计算SV及CO，间隔30 s，读取3次数值，计算平均值并记录。

1.3 统计学分析

采用SPSS 26.0以及MedCalc 19.1软件包进行数据分析。非正态分布的计量资料以M（P25～P75）表示，组间比较采用Wilcoxon 秩和检验。对ICON和ECHO两种方法监测数据的相关性检验采用Spearman相关性分析及线性回归分析，一致性比较采用组内相关系数（ICC）分析和Bland-Altman 法。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况

符合纳入标准患儿63例，共排除10例，其中2例为大量胸腔积液，2例为ECHO 提示心脏严重分流但尚未进行外科手术干预，1例为患儿全身严重药疹无法粘贴电极片，3例由于胸廓严重塌陷/肥胖等原因导致ECHO 无法测出准确数值，2例为ICON 监测信号＜80%导致数据不够准确。最终入组53例，其中男37例、女16例，中位年龄为15.0（5.1～63.0）月，中位身长（高）为80.0（63.0～109.5）cm，中位体质量为10.0（6.5～18.3）kg。

具体疾病种类为内科疾病31例，其中包括呼吸系统疾病（8例）、血液系统疾病（2例）、神经系统疾病（8例）、免疫系统疾病（1例）、内分泌系统疾病（4例）、感染性疾病（5例，为脓毒血症、全身性结核、肝炎）、中毒及意外（3例）；外科疾病22例，包括先天性心脏病术后（6例）、颅脑损伤术后（7例）、胃肠道手术后（7例）、多发性骨折术后（2例）。共33例行呼吸机支持治疗。

2.2 电子心力监测法与超声心动图比较

ICON与ECHO测量的SV值差异无统计学意义（P＞0.05），且两者存在显著正相关关系（r=0.91，P＜0.001），其线性回归方程为：SVICON=3.89+0.40×SVECHO。两种方法测量的CO值差异无统计学意义（P＞0.05），且两者存在显著正相关关系（r=0.85，P＜0.001），见表1，其线性回归方程为：COICON=0.41+0.95×COECHO。且ICON和ECHO 两种方法监测的SV 和CO 的一致性好，其组内相关系数（ICC）分别为0.89 和0.87。采用Bland-Altman 法进行一致性分析，ECHO 与ICON监测的SV 差值平均值为2.29 mL，一致性区间为－17.02～21.60 mL，5个点在此范围之外，占9.43%；CO差值的平均值为0.27mL，一致性区间为－1.83～2.36 mL，3个点在此范围之外，占5.66%。

使用呼吸机时，ICON 和ECHO 测得的SV 值和CO 值差异均无统计学意义（P均＞0.05），且二者监测的SV 和CO 均具有正线性相关关系，相关系数分别为0.88（P＜0.001）和0.82（P＜0.001），见表1，其线性回归方程分别为：SVICON=1.88+1.01×SVECHO和COICON=－0.07+1.13×COECHO，ICC值分别为0.86（P＜0.001）和0.87（P＜0.001）。采用Bland-Altman法进行一致性分析，使用呼吸机时ECHO 与ICON监测的SV 差值平均值为2.17 mL，一致性区间为－16.09～20.43 mL；CO的差值平均值为0.28 mL，一致性区间为－1.77～2.36 mL。

未使用呼吸机时ICON 和ECHO 分别测得的SV值和CO值的差异无统计学意义（P均＞0.05），且SV和CO的测量值之间均具有正线性相关关系，其相关系数分别0.89（P＜0.001）和0.89（P＜0.001），见表1，线性回归方程分别为：SVICON=6.21+0.88×SVECHO和COICON=1.03+0.76×COECHO，ICC 值分别为0.91（P＜0.001）和0.86（P＜0.001）。采用Bland-Altman法进行一致性分析，未使用呼吸机时ECHO 与ICON监测的SV 差值平均值为2.50 mL，一致性区间为－18.92～23.91 mL；CO的差值平均值为0.24 mL，一致性区间为－2.01～2.49 mL。

3 讨论

目前临床有多种心功能监测手段，其中传统的有创监测方法仍然是心功能监测的金标准，但其专业技术要求高、价格昂贵、并发症多；对于儿童而言，由于其年龄及自身发育特点，进行有创操作难度比成人更大，因而目前并未在儿科得到广泛应用[12]。近年来无创监测手段进入儿科临床医师的视野，如两项不同的儿童研究均表明在临床工作中使用无创心功能监测手段有助于缩短危重患者住院时间，提高其生存率[13-14]。ICON 是一种利用电阻抗的原理进行无创心功能监测的方法，在心动周期中，主动脉中的红细胞排列顺序变化可引起电阻抗的变化，通过监测主动脉瓣开关前后的血流导电变化率来测定左心室收缩间期并计算SV，然后通过公式演算出一系列心功能参数[11]，如CO、每搏输出量变异度、全身血管阻力指数等，操作简便，类似心电监护仪的“即插即用”，只需在患儿身体相应部位放置4 个电极片，就可以连续测量胸部内导电性的变化，不仅可以避免穿刺等有创操作，并且可以动态、实时地监测心功能变化。

表1 电子心力监测法与超声心动图结果差异比较及相关性和一致性检验(mL)

本研究表明ICON 和ECHO 分别测得的SV 和CO 值无明显差异，具有明显的线性相关关系，且所有SV 和CO 测量值的ICC 值均＞0.8，即二者所测的SV 和CO 值具有良好的一致性及可重复性。相关研究在PICU患儿（排除了血流动力学不稳定及先天性心脏病）中进行电阻抗法与ECHO 检测心功能比较表明，电阻抗法与ECHO 具有强相关性[15]；另有研究使用电阻抗法和ECHO 监测SV 和CO 值，发现二者在不同体质指数患儿的测量值具有强相关性[16]，这与本研究结果一致。在新生儿及早产儿，ICON 和ECHO 测得的SV 和CO 同样具有良好的一致性和可重复性。相关研究使用电阻抗法和ECHO 监测动脉导管未闭新生儿术后SV 表明，二者的ICC 值为0.78[17]；另有研究分别使用二者对不同孕周、年龄的孕妇进行SV 监测，发现ICC 值为0.8[18]，这均与本研究结果一致。而本研究队列包含不同年龄的患儿，表明ICON 和ECHO 测得的心排量在儿科各个年龄段均具有良好的一致性及可重复性。

ICON 监测心功能是基于大动脉血流是胸腔内最主要的阻抗或电抗（占80.0%），胸腔中的脂肪、肌肉、骨骼和肺等组织的阻抗基本不变且对胸腔阻抗的变化影响很小[1,11]的基本原理进行心功能监测的，胸腔内的含气量和含液量发生重大变化时会影响胸腔的阻抗或电抗。有关新生儿的两项临床研究均发现，采用电阻抗法与ECHO 分别监测左心室每搏输出量，新生儿心脏的生理分流（如动脉导管未闭、卵圆孔未闭等）会影响电阻抗法的测量精度，并导致SV、CO 等的测量值偏高[19-20]，这可能与大动脉血流异常分流有关。本研究虽然纳入6例先天性心脏病患儿，但均为纠治术后患儿（2例为房间隔+室间隔修补术后，3例为肺静脉异位+房间隔修补术后，1例为肺动脉狭窄+室间隔修补+三尖瓣整形术后），且患儿术后的ECHO 均提示无残留心脏分流。为明确胸腔含气量对胸腔阻抗的影响，本研究对呼吸机组和非呼吸机组进行了亚组分析，研究显示无论是否使用呼吸机，ICON 和ECHO分别测得的SV 和CO 值均无统计学差异，具有极强的线性相关关系，同时一致性和可重复性好。本研究使用Bland-Altman 法分析ECHO 与ICON 监测的SV 与CO 提示，无论是否使用呼吸机，偏倚均＜10.0%，且＜10.0%的测量点位于一致性区间外，这与相关研究结果相一致[21]，表明应用呼吸机的患儿可应用ICON 监测心功能。但也有研究应用电阻抗法监测机械通气（包括高频通气）患儿心功能，提示电阻抗法和超声监测的心功能一致性、相关性均差[9]。分析以上矛盾结果可能与队列纳入高频通气相关，也可能与队列的呼吸机参数设置异质性相关，且纳入例数均较少，因此需要更大样本数的队列来进一步明确机械通气对ICON 使用的影响，可能高频机械通气患儿不适用ICON 监测心功能，而本研究在最初纳入标准中就已排除高频机械通气。

总之，ICON是一种基于电阻抗法原理进行床旁心功能监测的无创工具，操作简易，“即插即用”，且与ECHO 相比一致性好，具有良好的可重复性，可以进行趋势跟踪[22]，且不受是否使用呼吸机的影响，方便临床医师及时追踪评估病情变化，对于指导危重症患儿的临床治疗有一定价值。